矿井外排水提标改造达地表水Ⅲ类环境质量标准有机物及氨氮的治理措施

赵文峰

中煤科工集团西安研究院有限公司

摘要:通过对矿井水的外排标准与《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准对比可知，COD、石油类及氨氮属于矿井水的特征污染物。本文着重介绍矿井水中有机物及氨氮提标改造治理措施。

关键词：矿井水 地表水 水污染治理

1前言

根据《黄河流域水资源保护局关于陕西彬长矿业有限公司水环境综合整治与污废水入河排放方案的批复》及《陕西省煤炭石油天然气开发生态环境保护条例》明确要求煤炭开采过程中产生的矿井水应当综合利用[1]，优先用于矿区补充用水、周边地区生产生态用水，加强洗煤废水循环利用，提高矿井水综合利用率。未经处理的矿井水不得外排，确需外排的，应当依法设置排污口，主要水污染物应当达到水功能区划要求的地表水环境质量标准。目前外排标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准、《陕西省黄河流域污水综合排放标准》（DB61/224-2018），无法满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类标准要求。

2水质综合分析

现将《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水质与外排水水质标准进行对比。详见表1。

表1水质分析表

3治理措施

3.1石油类、COD

矿井水中的石油类本是COD的一种形式，矿井水中油的来源包括，机械润滑油、液压支架乳化油等外来污染以。借鉴类似外来石油类污染物相对分子量较大，传统的混凝沉淀过滤、超磁等技术可去除。矿区外排水为混凝沉淀过滤出水或超磁处理出水。而且含量相对稳定，相对分子量亦较小，大约为500Dr。去除这部分的油脂类，可以用的技术方法有：膜法、除油树脂、生物氧化法、臭氧氧化结合活性碳吸附法等多种。下面对各种除油方法进行简单分析，然后选择适合本项目的工艺方法。

1）膜法：超滤膜的孔径为0.1～0.005μm，对于分子量6000 Dr的有机物拦截效果较好，小于此分子量的有机物，拦截效率很低。因为石油类分子量远小于超滤膜的有效拦截分子量，因而超滤对于本水中的石油类的去除效果达不到排放要求，市场也有可以定制加工孔径的超滤膜，将膜孔径控制在0.005μm以内，利用这种定制膜，亦可以实现对于本项目中石油类的去除，但膜的建设成本及运行成本过高，不适合大水量处理工程。纳滤或反渗透膜对于有机物都可以得到很好的去除，但用这两种方法，一方面都会产生浓水，其次膜法处理的产水作为外排水不具有经济可行性。因此膜分离法仅适用于处理浓度较高、水量较小的工业废水,而对于水量很大、浓度很小的微污染水而言,并不适合用此法来处理。

2）除油树脂法：除油树脂利用其疏水亲油的特性，可以很好的对水中的油进行去除，然而除油树脂对于水中其它离子含量也有较高的要求。并且，当水中含油量较低时，除油树脂的效果并不理想

3）生物氧化法：矿井水中的石油类本是COD的一种形式，因而亦可以利用生物氧化的方式来进行处理。用生物化氧的方式去除油，对于水中的C、N、P等要求适当的比例关系，部分石油类难以降解，采用此方法时需要很高的能耗，并且由于水量大，占地也大，并且会再次产生生化污泥，亦需要进行处理。

4）臭氧+活性炭吸附法：臭氧的氧化性极强，对于矿井水中的石油类及还原性物质能进行很好的氧化，臭氧的氧化效率高[2]。研究及工程实例表明，活性炭对于500Dr的石油类吸附效果很好，而且臭氧本身可以作为消毒剂使用。臭氧氧化接触时间短，占地小，一次性投资相对较小。

3.2氨氮去除

（1）吸附法

吸附法是采用多孔性固体物质大的比表面积和很强的吸附能力，将废水中的氨氮、金属离子、有机物等牢固地吸附在吸附剂表面[3]，不但可以去除废水中的某些污染物，还能起到回收其中有用物质的目的。常见的吸附材料主要包括活性炭、沸石、生物炭、膨润土、粉煤灰、还有一些生物吸附剂等。且可通过对吸附材料的改性，使其同时具有吸附及离子交换能力。吸附法由于吸附剂种类繁多、廉价易得，且工艺简单，适用于水量大，浓度较低氨氮废水处理。

（2）折点加氯

氨氮的折点氯化法原理是在含氮废水中加入氯气或次氯化钠、次氯化钙等氯剂，使氨氮被氧化成氮气并从废水中逸出。当加氯量达到某一点（即折点）时，水中游离氯含量最低，氨氮含量趋于零；此点之后若继续加大投氯量，水中游离氯则逐步增加。其反应方程式如下：

NH₄ + +1.5HOCl→0.5N₂↑+1.5H₂O+2.5H+ +1.5Cl

折点氯化法具有操作简便、效果可靠、不受水温影响、无需另加设施等优点，但采用折点加氯法需要大量加氯，由此产生的副产物氯胺和氯代有机物会对出水造成二次污染，所以采用此法通常需要对处理后的出水进行反氯化以去除水中的余氯。

（3）投加脱氨药剂

采用二氯异氰尿酸钠等脱氮剂可以将废水中的铵盐转化成氮气去除。

4小结

综上所述，根据水质分析可知，《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准对比可知，COD、石油类及氨氮属于矿井水的特征污染物。根据治理措施分析，COD、石油类及氨氮推荐治理措施为臭氧氧化+活性炭吸附。

参考文献

[1]田慧丽.浅析潞安集团矿井水综合利用的前景[J].煤，2008，17(12)：76-78.

[2] 于秀娟，张熙琳 ，王宝贞等.臭氧-生物活性炭工艺去除水中有机微污染物[J].环境污染与防治，2000，（04）。

[3] 陆少鸣，黄海真，方平等.臭氧-生物活性炭在给水深度处理中的应用[J].水处理技术，2006，（10）

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